II. TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Karbon Monoksida (CO)
Gas CO adalah gas yang dihasilkan dari proses oksidasi bahan bakar yang tidak sempurna. Gas ini bersifat tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak menyebabkan iritasi. Gas karbon monoksida memasuki tubuh melalui pernapasan dan diabsorpsi di dalam darah. Karbon monoksida akan mengikat hemoglobin (yang berfungsi untuk mengangkut oksigen ke seluruh tubuh) menjadi carboxyhaemoglobin. Gas CO mempunyai kemampuan mengikat haemoglobin sebesar 240 kali lipat kemampuannya mengikat oksigen (O2). Secara langsung hal ini akan menyebabkan pasokan O2 ke seluruh tubuh menurun tajam,sehingga melemahkan kontraksi jantung dan menurunkan volume darah yang didistribusikan. Konsentrasi rendah (<400 ppm ambien) dapat menyebabkan pusing-pusing dan keletihan, sedangkan konsentrasi tinggi (>2000 ppm) dapat menyebabkan kematian.
Selain dari bahan bakar, CO juga dihasilkan dari pembakaran produk-produk alam dan sintesis, termasuk rokok. Dalam proses industri, karrbon monoksida digunakan dalam jumlah kecil saja (Kannan, 1995). CO dihasilkan dari pembakaran material yang mengandung karbon seperti bensin, gas alam, batu bara, kayu dan sebagainya. CO merupakan produk yang tidak diinginkan dalam proses pembakaran. Ia diproduksi dalam proses pembakaran dalam oksigen dibawah jenuh yang melibatkan senyawa karbon. Sehingga jumlah CO yang dihasilkan terutama tergantung dari perbandingan bahan bakar dan udara serta tingkat pencampuran. Pada campuran yang ideal, emisi CO yang terbentuk akan sedikit. Berikut ini disampaikan proses pembakaran dalam mesin kendaraan. (Gambar 3).
Gambar 3 Proses pembakaran dalam mesin kendaraan
11
Karbon monoksida hanya larut ringan dalam air dan termasuk zat yang tidak meracuni air. CO memiliki densitas yang kira-kira sama dengan udara. CO masuk ke atmosfir melalui gas buang dan akan cepat teroksidasi membentuk CO2. CO berbahaya karena tingkat toksisitasnya yang tinggi terhadap manusia dan hewan.
Waktu tinggal CO di atmosfir antara 1 sampai 2 bulan. Waktu paruh CO terikat dalam darah kira-kira 250 menit. Konsentrasi CO dapat meningkat di sepanjang jalan raya yang padat lalu lintas dan menyebabkan pencemar lokal.
Data kimiawi dan sifat fisik dari CO adalah sebagai berikut :
Rumus Empiris : CO
Berat Molekul Relatif : 28,01 gram
Densitas : 1,25 g/l pada 0 oC
Densitas Gas Relatif : 0,97
Titik didih : -191,5 oC
Titik Leleh : -199 oC
Temperatur nyala : 605 oC
Batas Meledak : 12,5 - 74 vol %
Tekanan Meledak Maksimum : 7,3 x 105 Pa
Faktor Konversi : 1 ppm = 1,164 mg/m3
1 mg/m3 = 0,859 ppm
2.5 Partikel Debu (PM10)
Partikel adalah padatan atau likuid di udara dalam bentuk asap, debu dan uap, yang dapat tinggal di atmosfer dalam waktu yang lama. Ukuran partikel antara 0,1 mikron hingga 100 mikron. Di samping mengganggu estetika, partikel berukuran kecil di udara dapat terhisap ke ke dalam sistem pernafasan dan menyebabkan penyakit gangguan pernafasan dan kerusakan paru-paru.. Partikel yang terhisap ke dalam sistem pernafasan akan disisihkan tergantung dari diameternya. Partikel berukuran besar akan tertahan pada saluran pernafasan atas, sedangkan partikel kecil (inhalable) akan masuk ke paru-paru dan bertahan di dalam tubuh dalam waktu yang lama (Gambar 4).
Partikel inhalable adalah partikel dengan diameter di bawah 10µm (PM10). PM10 diketahui dapat meningkatkan angka kematian yang disebabkan oleh penyakit jantung dan pernafasan, pada konsentrasi 140 µg/m3 dapat menurunkan
12
fungsi paru-paru pada anak-anak, sementara pada konsentrasi 350 µg/m3 dapat memperparah kondisi penderita bronkhitis. Toksisitas dari partikel inhalable tergantung dari komposisinya. Partikel juga merupakan sumber utama haze (kabut asap) yang menurunkan visibilitas. Partikel debu yang melayang dan berterbangan dibawa angin akan menyebabkan iritasi pada mata dan dapat menghalangi pemandangan (mengurangi batas pandang).
Gambar 4 Struktur pernapasan dalam tubuh manusia
13
Adanya cacahan logam beracun yang terdapat dalam partikel di udara merupakan bahaya yang cukup besar bagi kesehatan. Udara yang tercemar pada umumnya hanya mengandung logam berbahaya sekitar 0,01 sampai dengan 0,03 mikron dan seluruh partikel di udara, akan tetapi logam tersebut bersifat akumulatif dan kemungkinan dapat terjadi reaksi synergistic dalam jaringan tubuh manusia.
Ada beberapa jenis logam yang terkandung dalam partikel udara, diantaranya ada 4 (empat) jenis logam berat yang dianggap berbahaya bagi kesehatan yaitu timah hitam/timbal (Pb), cadmium (Cd), nikel (Ni), dan merkuri (Hg). Keempat jenis partikel logam tersebut umumnya akan mengganggu sistem pernapasan, penyakit paru-paru, kanker paru-paru, serta radang otak.
Menurut Hodges (1976) dalam Satudju (1991), terdapat empat tingkat penyakit yang dihasilkan oleh bahan partikel di udara, yaitu:
• Bronchitis kronis, kerusakan pada tabung bronchial yang tetap atau permanen, produksi mukus yang berlebihan sehingga mengakibatkan batuk yang kronis.
• Bronchial asthma, bahan-bahan asing yang berupa timah yang memberikan reaksi alergi pada bronchial membran yang hebat, dan menyebabkan pernapasan pendek dan berbunyi.
• Emphysema, pengerutan bronchiole yang menyebabkan transfer oksigen ke dalam darah berkurang serta menyebabkan pernapasan menjadi pendek dan kronis.
• Kanker paru-paru, (lung cancer), diakibatkan beberapa partikel yang terdapat di atmosfer yang tercemar dan kebanyakan terdapat di wilayah perkotaan, yaitu partikel debu logam, asbestos, aromatik hidrokarbon (carcinogen 3, benzylphyrene). Tetapi konsentrasi partikel-partikel tersebut sangat kecil.
14
2.6 Nitrogen Oksida (NOx)
NOx adalah kelompok gas yang terdapat di atmosfir terdiri atas NO dan NO2. Walaupun bentuk nitrogen oksida lainnya ada, tetapi kedua gas ini paling banyak ditemui sebagai polutan udara. NO merupakan gas yang tidak berwarna dan berbau, sebaliknya NO2 mempunyai warna coklat kemerahan dan berbau tajam. Pembentukan NO dan NO2 mencakup reaksi antara nitrogen dan oksigen di udara sehingga membentuk NO, kemudian reaksi antara NO dengan lebih banyak oksigen membentuk NO2 (Fardiaz, 1992). Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :
N2 + O2 2 NO
2NO + O2 2NO2
Udara terdiri dari sekitar 80 % volume nitrogen dan 20 % volume oksigen. Pada suhu kamar kedua gas ini hanya sedikit mempunyai kecenderungan untuk bereaksi satu sama lain. Pada suhu yang lebih tinggi (diatas 1210 oC) keduanya dapat bereaksi membentuk NO dalam jumlah lebih tinggi mengakibatkan polusi udara. Dalam proses pembakaran, suhu yang digunakan biasanya mencapai 121 oC-1765 oC dengan adanya udara, oleh karena itu reaksi merupakan sumber NO yang penting. Jadi reaksi pembentukan NO merupakan hasil samping dalam proses pembakaran.
Dari seluruh jumlah NO yang dibebaskan ke atmosfer, jumlah yang terbanyak adalah dalam bentuk NO yang diproduksi oleh aktifitas bakteri. Akan tetapi polusi NO dari sumber alam ini tidak merupakan masalah karena tersebar secara merata sehingga jumlahnya menjadi kecil. Hal yang menjadi masalah adalah polusi NO yang diproduksi oleh kegiatan manusia karena jumlahnya akan meningkat hanya pada tempat-tempat tertentu.
Oksida nitrogen yang umum dijumpai di udara dalam bentuk nirogen dioksida dan nitrogen monoksida. Kedua macam gas tersebut mempunyai sifat yang berbeda dan sangat berbahaya bagi kesehatan. Udara yang mengandung gas NO dalam batas normal relatif aman dan tidak berbahaya, kecuali bila gas NO
15
berada dalam konsentrasi yang sangat tinggi. Konsentrasi gas NO yang tinggi dapat menyebabkan gangguan pada sistem syaraf yang mengakibatkan kejang- kejang. Gas NO akan menjadi lebih berbahaya apabila gas itu teroksidasi oleh oksigen sehingga menjadi gas NO2. Sifat racun (toksisitas) gas NO2 empat kali lebih kuat daripada toksisitas gas NO. Organ tubuh yang paling peka terhadap pencemaran gas NO2 adalah paru-paru. Paru-paru yang terkontaminasi oleh gas NO2 akan membengkak sehingga penderita sulit bernafas yang dapat mengakibatkan kematian (Kannan, 1997).
Udara yang tercemar oleh gas nitrigen oksida dapat menyebabkan bintik- bintik pada permukaan daun tanaman. Pada konsentrasi lebih tinggi dapat menyebabkan nekrosis atau kerusakan pada jaringan daun.
NOx adalah kontributor utama smog (smoke dan fog atau asap dan kabut) dan deposisi asam. Nitrogen oksida bereaksi dengan senyawa organik volatil (yang mudah menguap) membentuk ozon dan oxidan lainnya seperti peroksiasetilnitrat (PAN) di dalam smog fotokimia. Bila bersamaan dengan air hujan, reaksi tersebut menghasilkan asam nitrat yang menyebabkan hujan asam. Smog fotokimia berbahaya bagi kesehatan manusia karena menyebabkan kesulitan bernafas pada penderita asma, batuk-batuk pada anak-anak dan orang tua, dan berbagai gangguan sistem pernapasan, serta menurunkan jarak pandang. Deposisi asam basah (hujan asam) dan kering (bila gas NOx membentuk partikel aerosol nitrat dan terdeposisi ke permukaan bumi) dapat membahayakan tanaman, pertanian, ekosistem perairan dan hutan. Hujan asam dapat mengalir memasuki danau dan sungai lalu melepaskan logam aluminium dari tanah serta mengubah komposisi kimia air. Hal ini pada akhirnya dapat menurunkan dan bahkan memusnahkan kehidupan air. Oksida nitrogen diproduksi terutama dari proses pembakaran bahan bakar fosil, seperti bensin, batu bara dan gas alam.